JP2873136B2 - 太陽電池素子の製造方法 - Google Patents
太陽電池素子の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池素子の製造方法
に関し、特に酸化膜もしくは窒化膜を介して半導体用不
純物を半導体基板に拡散させる太陽電池素子の製造方法
に関する。
に関し、特に酸化膜もしくは窒化膜を介して半導体用不
純物を半導体基板に拡散させる太陽電池素子の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の太陽電池素子は、図３に示すように、シリコンなどか
ら成る半導体基板１内に、例えばｎ層１ａ、ｐ層１ｂ、
およびｐ+ 層１ｃなどを形成して半導体接合部を形成
し、この半導体基板１の裏面側と表面側に、銀（Ａ
ｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、あるいはク
ロム（Ｃｒ）などから成る表面電極と５と裏面電極６を
形成して構成されていた。表面電極５は、入射光を遮ら
ないように、出来るだけ小面積に形成され、裏面電極６
は、例えば入射した光を反射できるように、半導体基板
１の裏面側の略全面に形成される。なお、半導体基板１
の受光面側には、例えば窒化シリコン膜などから成る反
射防止膜３が形成される。
の太陽電池素子は、図３に示すように、シリコンなどか
ら成る半導体基板１内に、例えばｎ層１ａ、ｐ層１ｂ、
およびｐ+ 層１ｃなどを形成して半導体接合部を形成
し、この半導体基板１の裏面側と表面側に、銀（Ａ
ｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、あるいはク
ロム（Ｃｒ）などから成る表面電極と５と裏面電極６を
形成して構成されていた。表面電極５は、入射光を遮ら
ないように、出来るだけ小面積に形成され、裏面電極６
は、例えば入射した光を反射できるように、半導体基板
１の裏面側の略全面に形成される。なお、半導体基板１
の受光面側には、例えば窒化シリコン膜などから成る反
射防止膜３が形成される。
【０００３】このような太陽電池素子において、ｎ層１
ａを形成する場合、半導体基板１表面の自然酸化膜を除
去した後、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3 ）のガス拡散に
よってリン（Ｐ）を拡散させていた。このように半導体
基板１にリンを拡散させると、半導体基板１内でのリン
の濃度分布は、図４のようになる。なお、図４は半導体
基板１の表面からの距離（Ｘ）とリンの濃度（ｃｍ-3）
との関係を示す図である。半導体基板１の表面から所定
距離（Ｘ0 ）までは、１×１０20ｃｍ-3〜９×１０20ｃ
ｍ-3となり、所定距離（Ｘ0 ）を越えると距離にほぼ比
例してリンの濃度は小さくなる。したがって、表面から
所定距離（Ｘ0 ）部分に、リンの拡散分布が極端に変化
するキンクができる。このようなキンクが形成される
と、太陽電池の特性を下げる要因となる。
ａを形成する場合、半導体基板１表面の自然酸化膜を除
去した後、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3 ）のガス拡散に
よってリン（Ｐ）を拡散させていた。このように半導体
基板１にリンを拡散させると、半導体基板１内でのリン
の濃度分布は、図４のようになる。なお、図４は半導体
基板１の表面からの距離（Ｘ）とリンの濃度（ｃｍ-3）
との関係を示す図である。半導体基板１の表面から所定
距離（Ｘ0 ）までは、１×１０20ｃｍ-3〜９×１０20ｃ
ｍ-3となり、所定距離（Ｘ0 ）を越えると距離にほぼ比
例してリンの濃度は小さくなる。したがって、表面から
所定距離（Ｘ0 ）部分に、リンの拡散分布が極端に変化
するキンクができる。このようなキンクが形成される
と、太陽電池の特性を下げる要因となる。
【０００４】また、太陽電池の高効率化のためには、キ
ャリアの表面再結合を抑えるため、ｎ層１ａ部分のリン
の表面濃度を下げて、深く形成する必要がある。すなわ
ち、ｎ層１ａの表面濃度が高いと、少数キャリアのライ
フタイムτが小さくなる。低濃度でのライフタイムをτ
0 、不純物濃度をＮとすると、ＳＲＨ（ショックレー・
リード・ホール）型再結合ライフタイムは、τ＝τ0 ／
〔１＋（Ｎ／ＮSRH ）n 〕（ＮSRH ＝１×１０16、指数
ｎ＝１）で表される。よって、ｎ層１ａでのキャリアの
再結合を減らすためには、リンの濃度を低濃度にする必
要がある。
ャリアの表面再結合を抑えるため、ｎ層１ａ部分のリン
の表面濃度を下げて、深く形成する必要がある。すなわ
ち、ｎ層１ａの表面濃度が高いと、少数キャリアのライ
フタイムτが小さくなる。低濃度でのライフタイムをτ
0 、不純物濃度をＮとすると、ＳＲＨ（ショックレー・
リード・ホール）型再結合ライフタイムは、τ＝τ0 ／
〔１＋（Ｎ／ＮSRH ）n 〕（ＮSRH ＝１×１０16、指数
ｎ＝１）で表される。よって、ｎ層１ａでのキャリアの
再結合を減らすためには、リンの濃度を低濃度にする必
要がある。
【０００５】リンの表面濃度が低いｎ層を作るには、
半導体基板１の一主面に従来通りリンを拡散した後に、
表面の高濃度部分を除去するか、半導体基板１の一主
面に従来通りリンを拡散した後に、熱処理によってリン
を再拡散させるか、低温でリンを拡散させるなどの方
法が考えられるが、の方法では、半導体基板１表面の
高濃度部分を均一に浅くエッチングするのは困難であ
り、の方法では、熱処理によってリンを再拡散させた
としても、表面濃度はあまり下がらず、またの方法で
は低温で行うことから、所望する深さまでｎ層１ａを形
成できないという問題がある。
半導体基板１の一主面に従来通りリンを拡散した後に、
表面の高濃度部分を除去するか、半導体基板１の一主
面に従来通りリンを拡散した後に、熱処理によってリン
を再拡散させるか、低温でリンを拡散させるなどの方
法が考えられるが、の方法では、半導体基板１表面の
高濃度部分を均一に浅くエッチングするのは困難であ
り、の方法では、熱処理によってリンを再拡散させた
としても、表面濃度はあまり下がらず、またの方法で
は低温で行うことから、所望する深さまでｎ層１ａを形
成できないという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る太陽電池素
子の製造方法は、上述のような従来技術の問題点に鑑み
て為されたものであり、その特徴とするところは、一導
電型不純物を含有する半導体基板の一主面側に、逆導電
型不純物を拡散させて、この半導体基板の表裏面に電極
を形成する太陽電池素子の製造方法において、前記半導
体基板の一主面側に膜厚が３００〜５０００Åの酸化シ
リコン膜もしくは窒化シリコン膜を形成し、この酸化シ
リコン膜もしくは窒化シリコン膜上からオキシ塩化リン
を拡散源として前記逆導電型不純物を前記半導体基板中
に拡散させ、しかる後この酸化シリコン膜もしくは窒化
シリコン膜を除去する点にある。
子の製造方法は、上述のような従来技術の問題点に鑑み
て為されたものであり、その特徴とするところは、一導
電型不純物を含有する半導体基板の一主面側に、逆導電
型不純物を拡散させて、この半導体基板の表裏面に電極
を形成する太陽電池素子の製造方法において、前記半導
体基板の一主面側に膜厚が３００〜５０００Åの酸化シ
リコン膜もしくは窒化シリコン膜を形成し、この酸化シ
リコン膜もしくは窒化シリコン膜上からオキシ塩化リン
を拡散源として前記逆導電型不純物を前記半導体基板中
に拡散させ、しかる後この酸化シリコン膜もしくは窒化
シリコン膜を除去する点にある。
【０００７】
【作用】上記のように構成すると、酸化膜もしくは窒化
膜内に逆導電型不純物が多量に拡散され、半導体基板内
の濃度を低濃度にすることができる。もって、特性の向
上した太陽電池素子を得ることができる。また、酸化膜
もしくは窒化膜は、半導体基板とのエッチングの選択性
が得られ、この酸化膜もしくは窒化膜だけを容易にエッ
チングすることができ、低濃度の逆導電型不純物層を容
易に形成することができる。
膜内に逆導電型不純物が多量に拡散され、半導体基板内
の濃度を低濃度にすることができる。もって、特性の向
上した太陽電池素子を得ることができる。また、酸化膜
もしくは窒化膜は、半導体基板とのエッチングの選択性
が得られ、この酸化膜もしくは窒化膜だけを容易にエッ
チングすることができ、低濃度の逆導電型不純物層を容
易に形成することができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき詳
細に説明する。図１は、本発明に係る太陽電池素子の製
造方法の工程を示す図である。まず、ｐ型のシリコン基
板をフッ酸と硝酸の混合比率が１：９なる混酸により、
５分間エッチング後、水洗を行う。
細に説明する。図１は、本発明に係る太陽電池素子の製
造方法の工程を示す図である。まず、ｐ型のシリコン基
板をフッ酸と硝酸の混合比率が１：９なる混酸により、
５分間エッチング後、水洗を行う。
【０００９】次に、図１（ａ）に示すように、シリコン
基板１を熱酸化炉に投入して、９００℃の温度で、２０
０分程度熱することにより、シリコン基板１の表面に、
厚み３００Å〜５０００Å程度の熱酸化膜２を形成す
る。この熱酸化膜２の厚みが３００Å以下の場合、シリ
コン基板１内においてリンの濃度分布のキンクが形成さ
れて望ましくない。また５０００Å以上の厚みなると、
シリコン基板１内へのリンの拡散が阻止される。なお、
この膜は、熱酸化によって形成する酸化シリコン膜（Ｓ
ｉＯ2 ）に限らず、ＣＶＤ法などで形成する窒化シリコ
ン膜（ＳｉＮX ）、あるいは酸化シリコン膜と窒化シリ
コン膜の二層構造のものでもよい。
基板１を熱酸化炉に投入して、９００℃の温度で、２０
０分程度熱することにより、シリコン基板１の表面に、
厚み３００Å〜５０００Å程度の熱酸化膜２を形成す
る。この熱酸化膜２の厚みが３００Å以下の場合、シリ
コン基板１内においてリンの濃度分布のキンクが形成さ
れて望ましくない。また５０００Å以上の厚みなると、
シリコン基板１内へのリンの拡散が阻止される。なお、
この膜は、熱酸化によって形成する酸化シリコン膜（Ｓ
ｉＯ2 ）に限らず、ＣＶＤ法などで形成する窒化シリコ
ン膜（ＳｉＮX ）、あるいは酸化シリコン膜と窒化シリ
コン膜の二層構造のものでもよい。
【００１０】次いで、同図（ｂ）に示すように、拡散炉
中で、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）を拡散源として、
９００℃の温度で気相反応によりリン（Ｐ）を拡散し
て、シリコン基板１の表面にｎ層１ａを形成する。この
場合、リンの濃度は１×１０１９〜１×１０２０ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ-3になるような時間、具体的には３０分程度
の間拡散する。
中で、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ3）を拡散源として、
９００℃の温度で気相反応によりリン（Ｐ）を拡散し
て、シリコン基板１の表面にｎ層１ａを形成する。この
場合、リンの濃度は１×１０１９〜１×１０２０ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ-3になるような時間、具体的には３０分程度
の間拡散する。
【００１１】この拡散後、同図（ｃ）に示すように、熱
酸化膜２を、フッ酸と純水の１：３の混合溶液によりエ
ッチング除去すると共に、シリコン基板１の受光面側に
エッチングレジストを塗布して、フッ酸と硝酸の混合比
率が１：９なる混酸によりエッチングすることにより、
裏面と側面のｎ層を除去する。エッチングレジストを有
機溶剤により除去した後純水にて洗浄する。
酸化膜２を、フッ酸と純水の１：３の混合溶液によりエ
ッチング除去すると共に、シリコン基板１の受光面側に
エッチングレジストを塗布して、フッ酸と硝酸の混合比
率が１：９なる混酸によりエッチングすることにより、
裏面と側面のｎ層を除去する。エッチングレジストを有
機溶剤により除去した後純水にて洗浄する。
【００１２】この後、同図（ｄ）に示すように、シリコ
ン基板１の表面に窒化シリコン膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ）から成
る反射防止膜３を基板温度２５０℃の条件により堆積す
る。
ン基板１の表面に窒化シリコン膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ）から成
る反射防止膜３を基板温度２５０℃の条件により堆積す
る。
【００１３】堆積に使用するガス及びその量は、シラン
（ＳｉＨ4 ）４０ｃｃ／ｍｉｎ、アンモニア（ＮＨ3 ）
１０００ｃｃ／ｍｉｎで、厚みは８００Å程度である。
なお、この反射防止膜３を形成する前に、表面パシベー
ションのため、５０Å以上の酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）
を形成してもよい。
（ＳｉＨ4 ）４０ｃｃ／ｍｉｎ、アンモニア（ＮＨ3 ）
１０００ｃｃ／ｍｉｎで、厚みは８００Å程度である。
なお、この反射防止膜３を形成する前に、表面パシベー
ションのため、５０Å以上の酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）
を形成してもよい。
【００１４】このように堆積を行った反射防止膜３に、
同図（ｅ）に示すように、電極を形成するために電極パ
ターンに相当する部分の反射防止膜を除去する目的で、
電極パターンの逆パターンを形づくるようにエッチング
レジストを塗布した後、フッ酸と純水の１：３の混合溶
液により露出した反射防止膜の部分３ａをエッチングし
て除去する。反射防止膜をパターン抜きした後にエッチ
ングレジストを有機溶剤により除去する。
同図（ｅ）に示すように、電極を形成するために電極パ
ターンに相当する部分の反射防止膜を除去する目的で、
電極パターンの逆パターンを形づくるようにエッチング
レジストを塗布した後、フッ酸と純水の１：３の混合溶
液により露出した反射防止膜の部分３ａをエッチングし
て除去する。反射防止膜をパターン抜きした後にエッチ
ングレジストを有機溶剤により除去する。
【００１５】この後、同図（ｆ）に示すように、シリコ
ン基板１の裏面にアルミニウム（Ａｌ）粉末を主成分と
する電極ペースト４を印刷塗布後、焼成してｐ+ 層１ｂ
を形成する。
ン基板１の裏面にアルミニウム（Ａｌ）粉末を主成分と
する電極ペースト４を印刷塗布後、焼成してｐ+ 層１ｂ
を形成する。
【００１６】次に、同図（ｇ）に示すように、シリコン
基板１の表面及び裏面にＡｇ粉末を主成分とするＡｇペ
ーストを印刷塗布し、焼成して電極５、６を形成する。
この印刷に際し、先に反射防止膜のパターン抜きを行っ
た部分に電極材料が印刷されるようにスクリーン印刷パ
ターンを調整する。最後に、Ａｇ電極５、６を保護する
ため、半田溶液中に浸してＡｇ電極５、６の上に半田被
覆層（不図示）を形成する。
基板１の表面及び裏面にＡｇ粉末を主成分とするＡｇペ
ーストを印刷塗布し、焼成して電極５、６を形成する。
この印刷に際し、先に反射防止膜のパターン抜きを行っ
た部分に電極材料が印刷されるようにスクリーン印刷パ
ターンを調整する。最後に、Ａｇ電極５、６を保護する
ため、半田溶液中に浸してＡｇ電極５、６の上に半田被
覆層（不図示）を形成する。
【００１７】上述のように形成した太陽電池素子のｎ層
１ａの表面濃度と変換効率の関係を図２に示す。ｎ層１
ａ内のリンの表面濃度が、１×１０19〜９×１０19／ｃ
ｍ-3の場合、変換効率も１８．５％以上得られるが、リ
ンの表面濃度が９×１０19／ｃｍ-3以上になると、変換
効率は、極端に低下する。なお、リンの表面濃度が１×
１０19以下になると、ｎ層１ａの抵抗が大きくなるた
め、変換効率が低下する。
１ａの表面濃度と変換効率の関係を図２に示す。ｎ層１
ａ内のリンの表面濃度が、１×１０19〜９×１０19／ｃ
ｍ-3の場合、変換効率も１８．５％以上得られるが、リ
ンの表面濃度が９×１０19／ｃｍ-3以上になると、変換
効率は、極端に低下する。なお、リンの表面濃度が１×
１０19以下になると、ｎ層１ａの抵抗が大きくなるた
め、変換効率が低下する。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る太陽電池素
子の製造方法によれば、半導体基板の一主面側に膜厚が
３００〜５０００Åの酸化シリコン膜もしくは窒化シリ
コン膜を形成し、この酸化シリコン膜もしくは窒化シリ
コン膜上からオキシ塩化リンを拡散源として逆導電型不
純物を半導体基板中に拡散させ、しかる後この酸化シリ
コン膜もしくは窒化シリコン膜を除去することことか
ら、酸化シリコン膜もしくは窒化シリコン膜内に逆導電
型不純物が多量に拡散され、半導体基板内の濃度を低濃
度にすることができる。もって、特性の向上した太陽電
池素子を得ることができる。また、酸化シリコン膜もし
くは窒化シリコン膜は、半導体基板とのエチングの選択
性が得られ、この酸化シリコン膜もしくは窒化シリコン
膜だけを容易にエッチングすることができ、低濃度の逆
導電型不純物層を容易に形成することができる。
子の製造方法によれば、半導体基板の一主面側に膜厚が
３００〜５０００Åの酸化シリコン膜もしくは窒化シリ
コン膜を形成し、この酸化シリコン膜もしくは窒化シリ
コン膜上からオキシ塩化リンを拡散源として逆導電型不
純物を半導体基板中に拡散させ、しかる後この酸化シリ
コン膜もしくは窒化シリコン膜を除去することことか
ら、酸化シリコン膜もしくは窒化シリコン膜内に逆導電
型不純物が多量に拡散され、半導体基板内の濃度を低濃
度にすることができる。もって、特性の向上した太陽電
池素子を得ることができる。また、酸化シリコン膜もし
くは窒化シリコン膜は、半導体基板とのエチングの選択
性が得られ、この酸化シリコン膜もしくは窒化シリコン
膜だけを容易にエッチングすることができ、低濃度の逆
導電型不純物層を容易に形成することができる。
【図１】本発明に係る太陽電池素子の製造方法を説明す
るための工程図である。
るための工程図である。
【図２】太陽電池素子のｎ層中のリンの表面濃度と変換
効率の関係を示す図である。
効率の関係を示す図である。
【図３】太陽電池素子の構造を示す断面図である。
【図４】シリコン基板の表面からの距離とリン濃度の関
係を示す図である。
係を示す図である。
１・・・半導体基板、１ａ・・・ｎ層、１ｂ・・・ｐ
層、１ｃ・・・ｐ+ 層、２・・・酸化膜もしくは窒化
膜、３・・・反射防止膜、５・・・表面電極、６・・・
裏面電極。
層、１ｃ・・・ｐ+ 層、２・・・酸化膜もしくは窒化
膜、３・・・反射防止膜、５・・・表面電極、６・・・
裏面電極。
Claims (1)
- 【請求項１】 一導電型不純物を含有する半導体基板の
一主面側に、逆導電型不純物を拡散させて、この半導体
基板の表裏面に電極を形成する太陽電池素子の製造方法
において、前記半導体基板の一主面側に膜厚が３００〜
５０００Åの酸化シリコン膜もしくは窒化シリコン膜を
形成し、この酸化シリコン膜もしくは窒化シリコン膜上
からオキシ塩化リンを拡散源として前記逆導電型不純物
を前記半導体基板中に拡散させ、しかる後この酸化シリ
コン膜もしくは窒化シリコン膜を除去することを特徴と
する太陽電池素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4293175A JP2873136B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 太陽電池素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4293175A JP2873136B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 太陽電池素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06151906A JPH06151906A (ja) | 1994-05-31 |
| JP2873136B2 true JP2873136B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=17791387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4293175A Expired - Fee Related JP2873136B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 太陽電池素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2873136B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5494511B2 (ja) * | 2011-01-31 | 2014-05-14 | 信越化学工業株式会社 | 太陽電池の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5272162A (en) * | 1975-12-12 | 1977-06-16 | Toshiba Corp | Production of semiconductor device |
| JPS6028277A (ja) * | 1983-07-27 | 1985-02-13 | Toshiba Corp | 太陽電池セルの製造方法 |
| JPS60211907A (ja) * | 1984-04-06 | 1985-10-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ＩｎＰ太陽電池の製造方法 |
-
1992
- 1992-10-30 JP JP4293175A patent/JP2873136B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06151906A (ja) | 1994-05-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |